(57)【要約】【課題】  対象物までの距離や当該対象物との間における相対速度に依存することなく、常に受信ミキサからの出力を得ることができ、誤判断を行うことを回避することができるレーダ装置を提供する。【解決手段】  パルスレーダ装置は、所定の周波数及び振幅を有する局部発振信号と、対象物ＯＢによって反射された電波とに基づいて、互いに位相の異なる２つの受信パルス信号を復調する。これにより、受信パルス信号を確実に得ることができ、誤判断を防止できる。【選択図】  図１
2005121630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の変調を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するレーダ装置において、
搬送波として送信及び受信のそれぞれに供する所定の周波数及び振幅を有する局部発振信号と、前記対象物によって反射された電波を受信して得られた高周波信号とに基づいて、互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調する少なくとも２つ以上の復調手段と、
前記復調手段のそれぞれによって復調された前記少なくとも２つ以上の受信復調信号の論理和をとる論理和手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記局部発振信号を同位相の少なくとも２つ以上の信号に分配する分配手段と、
前記高周波信号を互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の信号に分配して移相する分配及び移相手段とを備え、
前記少なくとも２つ以上の復調手段は、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の高周波信号のそれぞれと、前記分配手段によって分配された局部発振信号とに基づいて、前記少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記局部発振信号を互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の信号に分配して移相する分配及び移相手段と、
前記高周波信号を同位相の少なくとも２つ以上の信号に分配する分配手段とを備え、
前記少なくとも２つ以上の復調手段は、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の局部発振信号のそれぞれと、前記分配手段によって分配された高周波信号とに基づいて、前記少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の信号の位相差は、０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい範囲であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の信号の位相差は、６０°以上且つ１２０°以下の範囲であることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の信号の位相差は、９０°であることを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の信号の位相差は、必要とする最大計測距離及び／又は使用する送信電力に応じて設定されることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の高周波信号間に生じた遅延時間を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記少なくとも２つ以上の復調手段のうち一の復調手段から出力される位相が変化していない受信復調信号の経路に、前記遅延時間と同一の時間だけ遅延させる遅延手段を設けていることを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、前記論理和手段から出力される信号と比較される送信基準信号の経路にも、少なくとも前記遅延時間と同一の時間だけ遅延させる他の遅延手段を設けていることを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記他の遅延手段は、前記遅延時間と同一の時間と前記論理和手段による処理時間とを加味した時間だけ遅延させるものであることを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記所定の変調がパルス変調であり、前記受信復調信号は、前記局部発振信号に対してパルス変調を施すために用いられた送信パルス信号と同じ周波数からなる受信パルス信号であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項１３】
車両に搭載されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の変調（例えばパルス変調）を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両等に搭載することを目的とし、所定の正弦波に対してパルス変調を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するパルスレーダ装置が提案されている。
【０００３】
この種のパルスレーダ装置におけるＲＦ（Radio Frequency）回路は、図９に示すように、所定の周波数及び振幅を有する正弦波からなる局部発振信号ＬＯを発振する局部発振器１０１と、この局部発振器１０１によって発振された局部発振信号ＬＯを２つの信号に分配する分配器１０２と、送信パルス信号ＴＰを生成するパルスジェネレータ１０３と、分配器１０２によって分配された局部発振信号ＬＯに対してパルスジェネレータ１０３によって生成された送信パルス信号ＴＰによってパルス変調を施す送信スイッチ１０４と、この送信スイッチ１０４によってパルス変調が施された送信パルス変調信号ＴＳを電波として送信する送信アンテナ１０５と、対象物ＯＢによって反射された電波を受信信号ＲＳとして受信する受信アンテナ１０６と、この受信アンテナ１０６によって受信した受信信号ＲＳを増幅する低雑音増幅器１０７と、この低雑音増幅器１０７によって増幅された高周波信号ＲＦと分配器１０２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯとを混合する受信ミキサ１０８とを備える。なお、同図においては、明確化のため、各信号経路を伝搬する信号波形の様子もあわせて示している。
【０００４】
このようなパルスレーダ装置は、局部発振器１０１によって発振された局部発振信号ＬＯを、分配器１０２を介して送信スイッチ１０４と受信ミキサ１０８とに供給する。そして、パルスレーダ装置は、パルスジェネレータ１０３によって生成された送信パルス信号ＴＰに基づいて、送信スイッチ１０４をオン／オフすることにより、分配器１０２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯに対してパルス変調を施し、得られた送信パルス変調信号ＴＳを、送信アンテナ１０５を介して電波として送信する。このようにして送信アンテナ１０５から放射された送信パルス変調信号ＴＳは、対象物ＯＢによって反射され、受信アンテナ１０６によって受信される。
【０００５】
一方、パルスレーダ装置は、受信アンテナ１０６によって受信信号ＲＳを受信すると、当該受信信号ＲＳが微弱であることから、これを低雑音増幅器１０７によって増幅し、振幅が大きい高周波信号ＲＦを受信ミキサ１０８に供給する。そして、パルスレーダ装置は、高周波信号ＲＦと分配器１０２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯとを受信ミキサ１０８によって混合することにより、パルスジェネレータ１０３によって生成された元の送信パルス信号ＴＰと同じ周波数からなる受信パルス信号ＲＰを復調する。このようにして復調された受信パルス信号ＲＰは、図示しない中間周波数（Intermediate；ＩＦ）回路に供給される。
【０００６】
ここで、受信パルス信号ＲＰは、例えば図１０に示すように、対象物ＯＢまでの距離に比例して、送信パルス信号ＴＰから所定の遅延時間τだけずれたものとなる。このように、パルスレーダ装置は、受信パルス信号ＲＰが、送信パルス信号ＴＰに対して対象物ＯＢまでの距離に比例して遅延することを利用して、送信パルス信号ＴＰと受信パルス信号ＲＰとを比較してその遅延時間τを計測することにより、当該対象物ＯＢまでの距離を計測することができる。
【０００７】
なお、この種のパルスレーダ装置に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３２３０２１号公報
【０００９】
具体的には、この特許文献１には、パルス変調マイクロ波送信部からのマイクロ波パルスをアンテナから送信するとともに、その反射波をアンテナによって受信し、受信処理部によって反射波の反射点までの距離を計測する電波式距離計測装置が開示されている。この電波式距離計測装置においては、送受共用部とアンテナとの間に信号遅延部を挿入することにより、送信マイクロ波パルスの送信タイミングと受信マイクロ波パルスが受信処理部に達する受信タイミングとの差分が最小である場合であっても、内部リーケージ成分の減衰時間よりも当該差分を長くすることができることから、内部リーケージ成分のみを減衰させることができ、近距離の計測を行うことが可能となるとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した従来のパルスレーダ装置においては、復調した受信パルス信号ＲＰの振幅が得られない状況が生じる場合がある。
【００１１】
具体的には、このような状況が生じる第１のケースとしては、当該パルスレーダ装置と対象物ＯＢとの距離に起因した高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとの位相関係によるものがある。パルスレーダ装置においては、受信ミキサ１０８に入力される局部発振信号ＬＯの位相が変化することはないが、高周波信号ＲＦが受信ミキサ１０８に入力される際の位相は、対象物ＯＢまでの距離に応じて変化する。
【００１２】
ここで、受信ミキサ１０８として、いわゆるゲートミキサのように、２つの信号を所定の１ポイントに入力する形態のものを用いた場合には、入力された２つの信号を加算した信号が出力されることになる。そのため、従来のパルスレーダ装置においては、高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとの位相が１８０°ずれている場合には、受信パルス信号ＲＰとして出力されるべき信号の振幅が“０”となる事態が発生することになる。また、従来のパルスレーダ装置においては、受信ミキサ１０８として、２つの信号を別系統で入力する形態のものを用いた場合には、高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとの位相差が９０°になると、受信パルス信号ＲＰとして出力されるべき信号の振幅が“０”となる事態が発生することになる。
【００１３】
このように、従来のパルスレーダ装置においては、使用する受信ミキサ１０８の形態によるものの、高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとが受信ミキサ１０８に入力されることによって相殺し合う位相が存在することから、これら高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとの位相関係によっては、受信パルス信号ＲＰとして出力されるべき信号の振幅が“０”となる状況が生じていた。したがって、従来のパルスレーダ装置においては、対象物ＯＢまでの距離によっては出力が得られない距離が存在していた。
【００１４】
また、受信パルス信号ＲＰの振幅が得られない状況が生じる第２のケースとしては、当該パルスレーダ装置と対象物ＯＢとの間における相対速度によるものがある。パルスレーダ装置においては、対象物ＯＢとの間に相対速度がある場合には、いわゆるドップラ効果が生じることから、高周波信号ＲＦの周波数は、当該相対速度に応じて変化する。すなわち、パルスレーダ装置においては、対象物ＯＢとの間に相対速度がある場合には、高周波信号ＲＦの周波数と局部発振信号ＬＯの周波数との間に差異が生じることになる。例えば、高周波信号ＲＦの周波数は、対象物ＯＢが当該パルスレーダ装置から遠ざかっている場合には、周波数が一定である局部発振信号ＬＯよりも低くなり、逆に、対象物ＯＢが当該パルスレーダ装置に近付いている場合には、周波数が一定である局部発振信号ＬＯよりも高くなる。
【００１５】
したがって、従来のパルスレーダ装置においては、このような周波数の異なる２つの高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとを受信ミキサ１０８に入力した場合には、出力される受信パルス信号ＲＰに、高周波信号ＲＦの周波数と局部発振信号ＬＯの周波数との差分がドリフト成分として現れることになる。
【００１６】
具体的には、パルスレーダ装置においては、図１１(ａ)に示すように、周波数がｆ＝２４ＧＨｚである局部発振信号ＬＯと、ドップラ効果の影響によって周波数がｆ＝２４ＧＨｚ−１０ｋＨｚである高周波信号ＲＦとが、受信ミキサ１０８に入力された場合には、図１１(ｂ)に示すように、受信パルス信号ＲＰとして、本来のパルス波に対して高周波信号ＲＦの周波数と局部発振信号ＬＯの周波数との差分である１０ｋＨｚのドリフト成分が重畳し、パルス波の振幅が１０ｋＨｚの周期で振動する信号が得られることになる。なお、これら図１１(ａ)及び図１１(ｂ)においては、明確化のため、時間軸のレンジが現実の値と一致していないことはいうまでもない。
【００１７】
したがって、受信パルス信号ＲＰは、図１１(ｂ)から明らかなように、時点ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいて、振幅が“０”となる事態が発生する。換言すれば、受信パルス信号ＲＰは、１０ｋＨｚのドリフト成分の１周期において、振幅が“０”となるタイミングが２回出現することから、２０ｋＨｚの周期で出力が得られないことになる。
【００１８】
このように、従来のパルスレーダ装置においては、対象物ＯＢとの間における相対速度に起因して、周波数の異なる高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとが受信ミキサ１０８に入力されることにより、受信パルス信号ＲＰとして出力されるべき信号の振幅が“０”となる状況が生じていた。
【００１９】
以上のように、従来のパルスレーダ装置においては、対象物ＯＢとの距離、及び当該対象物ＯＢとの間における相対速度の２つのケースが生じた場合には、受信パルス信号ＲＰの振幅が得られないことから、対象物ＯＢが存在しないものと誤判断してしまう事態を招来していた。
【００２０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、対象物までの距離や当該対象物との間における相対速度に依存することなく、常に受信ミキサからの出力を得ることができ、誤判断を行うことを回避することができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した目的を達成する本発明にかかるレーダ装置は、所定の変調を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するレーダ装置において、搬送波として送信及び受信のそれぞれに供する所定の周波数及び振幅を有する局部発振信号と、前記対象物によって反射された電波を受信して得られた高周波信号とに基づいて、互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調する少なくとも２つ以上の復調手段と、前記復調手段のそれぞれによって復調された前記少なくとも２つ以上の受信復調信号の論理和をとる論理和手段とを備えることを特徴としている。
【００２２】
このような本発明にかかるレーダ装置においては、復調手段によって復調された少なくとも２つ以上の受信復調信号の振幅が同時に“０”となる場合は生じない。すなわち、本発明にかかるレーダ装置においては、少なくとも２つ以上の復調手段のうち、一の復調手段から出力される受信復調信号の振幅が得られない場合であっても、他の復調手段から出力される受信復調信号の振幅は得られる。したがって、本発明にかかるレーダ装置においては、少なくとも２つ以上の復調手段のそれぞれによって得られる受信復調信号の論理和をとることにより、対象物までの距離や当該対象物との間における相対速度に依存することなく、常に復調手段からの出力を得ることが可能となり、対象物が存在しないものと誤判断してしまう事態を回避することができる。
【００２３】
具体的には、本発明にかかるレーダ装置は、高周波信号又は局部発振信号のいずれかを互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の信号に分配して移相することによって実現することができる。
【００２４】
まず、本発明にかかるレーダ装置は、前記局部発振信号を同位相の少なくとも２つ以上の信号に分配する分配手段と、前記高周波信号を互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の信号に分配して移相する分配及び移相手段とを備えるものとして構成することができる。この場合、前記少なくとも２つ以上の復調手段は、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の高周波信号のそれぞれと、前記分配手段によって分配された局部発振信号とに基づいて、前記少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調することになる。
【００２５】
また、本発明にかかるレーダ装置は、前記局部発振信号を互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の信号に分配して移相する分配及び移相手段と、前記高周波信号を同位相の少なくとも２つ以上の信号に分配する分配手段とを備えるものとして構成することもできる。この場合、前記少なくとも２つ以上の復調手段は、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の局部発振信号のそれぞれと、前記分配手段によって分配された高周波信号とに基づいて、前記少なくとも２つ以上の受信復調信号を復調することになる。
【００２６】
ここで、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の信号の位相差は、受信復調信号の振幅が同時に“０”となる場合が生じずに、互いに補完し合うような位相差であればよく、０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい範囲とすることができる。
【００２７】
特に、前記位相差としては、６０°以上且つ１２０°以下の範囲とするのが望ましい。本発明にかかるレーダ装置においては、このように位相差を設定した場合には、受信復調信号の最大振幅の５０％以上の値を取り得ることから、確実に対象物を検知することが可能となる。
【００２８】
さらに、前記位相差としては、最小振幅として、受信復調信号の最大振幅の７５％程度の値を取り得ることができる９０°に設定するのが最適である。
【００２９】
また、本発明にかかるレーダ装置においては、必要とする最大計測距離及び／又は使用する送信電力に応じて、前記位相差を設定することにより、状況に応じた最適な距離計測を行うことが可能となる。
【００３０】
さらに、本発明にかかるレーダ装置は、前記分配及び移相手段によって分配された少なくとも２つ以上の高周波信号間に生じた遅延時間を補正する補正手段を備えることを特徴としている。これにより、本発明にかかるレーダ装置においては、分配及び移相手段によって少なくとも２つ以上の高周波信号のうち、一の高周波信号のみの位相を変化させることによって複数の高周波信号間に遅延時間が生じた場合であっても、この影響による計測誤差を回避することができ、より高い精度での距離計測を行うことができる。
【００３１】
具体的には、前記補正手段としては、前記少なくとも２つ以上の復調手段のうち一の復調手段から出力される位相が変化していない受信復調信号の経路に、前記遅延時間と同一の時間だけ遅延させる遅延手段を設ければよく、さらに、前記論理和手段から出力される信号と比較される送信基準信号の経路にも、少なくとも前記遅延時間と同一の時間だけ遅延させる他の遅延手段を設ければよい。なお、前記他の遅延手段としては、前記論理和手段による処理時間による遅延の影響を回避するために、前記遅延時間と同一の時間と前記論理和手段による処理時間とを加味した時間だけ遅延させるものとしてもよい。
【００３２】
さらにまた、本発明にかかるレーダ装置においては、前記受信復調信号を、前記局部発振信号に対してパルス変調を施すために用いられた送信パルス信号と同じ周波数からなる受信パルス信号とするのが現実的である。
【００３３】
なお、本発明にかかるレーダ装置は、車両に搭載されるのが望ましい。これにより、本発明にかかるレーダ装置は、対象物までの距離の変動が激しく、また、当該対象物との間における相対速度も生じやすい車両の走行環境においても、受信復調信号の振幅が得られない状況が生じるのを回避することができ、誤判断を行うことなく高精度の距離計測を行うことができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、受信復調信号の振幅が得られない状況が生じるのを回避することができ、誤判断を行うことなく高精度の距離計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
この実施の形態は、パルス変調を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するパルスレーダ装置である。このパルスレーダ装置は、対象物までの距離や当該対象物との間における相対速度に起因して、受信パルス信号の振幅が得られない状況が生じるのを回避することができるものである。
【００３７】
まず、第１の実施の形態として示すパルスレーダ装置について説明する。この第１の実施の形態として示すパルスレーダ装置は、対象物によって反射された電波を受信して得られた高周波信号を互いに位相が異なる２つの信号に分配して移相するものである。
【００３８】
具体的には、パルスレーダ装置は、図１に示すように、所定の周波数及び振幅を有する正弦波からなる局部発振信号ＬＯを発振する局部発振器１１と、この局部発振器１１によって発振された局部発振信号ＬＯを２つの信号に分配する分配器１２と、送信基準信号である送信パルス信号ＴＰを生成するパルスジェネレータ１３と、分配器１２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯに対してパルスジェネレータ１３によって生成された送信パルス信号ＴＰによってパルス変調を施す送信スイッチ１４と、この送信スイッチ１４によってパルス変調が施された送信パルス変調信号ＴＳを電波として送信する送信アンテナ１５と、対象物ＯＢによって反射された電波を受信信号ＲＳとして受信する受信アンテナ１６と、この受信アンテナ１６によって受信した受信信号ＲＳを増幅する低雑音増幅器１７と、この低雑音増幅器１７によって増幅された高周波信号ＲＦを２つの信号に分配するとともに一方の信号を移相する分配及び移相器１８と、この分配及び移相器１８によって電力が分配された２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂのそれぞれと後述する分配器２０によって電力が分配された局部発振信号ＬＯとを混合する復調手段である２つの受信ミキサ１９ａ，１９ｂと、分配器１２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯをさらに２つの信号に分配する分配器２０と、受信ミキサ１９ａ，１９ｂによる混合によって復調された２つの受信復調信号である受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂに対して各種信号処理を施す中間周波数（Intermediate；以下、ＩＦという。）回路２１とを備える。
【００３９】
なお、これら各部のうち、局部発振器１１、分配器１２、パルスジェネレータ１３、送信スイッチ１４、及び送信アンテナ１５は、送信パルス信号ＴＰに対してパルス変調を施して送信パルス変調信号ＴＳを送信する送信装置として構成され、局部発振器１１、分配器１２、受信アンテナ１６、低雑音増幅器１７、分配及び移相器１８、受信ミキサ１９ａ，１９ｂ、及び分配器２０は、受信信号ＲＳを受信して受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する受信装置として構成される。すなわち、パルスレーダ装置は、これら送信装置及び受信装置と、受信装置によってダウンコンバートされた信号に対して処理を施すＩＦ回路２１とに大別されて構成される。
【００４０】
局部発振器１１は、搬送波として送信及び受信のそれぞれに供する所定の周波数及び振幅を有する正弦波からなる局部発振信号ＬＯを発振する。この局部発振器１１によって発振された局部発振信号ＬＯは、分配器１２に供給される。
【００４１】
分配器１２は、例えばいわゆるウィルキンソン型のものを用いることができ、局部発振器１１によって発振された局部発振信号ＬＯを同位相の２つの信号に分配する。この分配器１２によって分配された２つの信号のうち、一方の局部発振信号ＬＯは、送信装置における送信スイッチ１４に供給され、他方の局部発振信号ＬＯは、受信装置における分配器２０に供給される。
【００４２】
パルスジェネレータ１３は、局部発振信号ＬＯに対してパルス変調を施すために供する所定の周波数及び振幅からなる送信パルス信号ＴＰを生成する。なお、送信パルス信号ＴＰは、局部発振信号ＬＯの周波数よりも低いものである。このパルスジェネレータ１３によって生成された送信パルス信号ＴＰは、送信スイッチ１４及びＩＦ回路２１に供給される。
【００４３】
送信スイッチ１４は、パルスジェネレータ１３から供給される送信パルス信号ＴＰに基づいてオン／オフされ、分配器１２から供給される局部発振信号ＬＯを間欠的に出力することにより、局部発振信号ＬＯに対してパルス変調を施す。この送信スイッチ１４によってパルス変調が施されて得られた送信パルス変調信号ＴＳは、送信アンテナ１５に供給される。
【００４４】
送信アンテナ１５は、送信スイッチ１４から供給された送信パルス変調信号ＴＳを、電波として送信する。この送信アンテナ１５によって送信された送信パルス変調信号ＴＳは、対象物ＯＢに到達すると当該対象物ＯＢによって反射される。
【００４５】
受信アンテナ１６は、対象物ＯＢによって反射された電波を受信信号ＲＳとして受信する。この受信アンテナ１６によって受信された受信信号ＲＳは、低雑音増幅器１７に供給される。
【００４６】
低雑音増幅器１７は、受信アンテナ１６によって受信した受信信号ＲＳを低雑音で増幅する。この低雑音増幅器１７によって増幅されて得られた高周波信号ＲＦは、分配及び移相器１８に供給される。
【００４７】
分配及び移相器１８は、低雑音増幅器１７によって増幅された高周波信号ＲＦを２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂに分配する。このとき、分配及び移相器１８は、分配した一方の高周波信号ＲＦａについては位相を変化させず、他方の高周波信号ＲＦｂについては位相を９０°だけ変化させる。
【００４８】
具体的には、分配及び移相器１８は、例えば図２に示すように、所定の平面基板上に２入力２出力のパターンを形成し、一方の入力経路を高周波信号ＲＦの入力に用いるとともに、他方の入力経路に５０Ω程度のチップ抵抗素子を接続して終端し、いわゆるハイブリッドカプラ（ブランチライカプラ）として構成することができる。また、分配及び移相器１８は、例えば図３又は図４に示すように、１００Ω程度のチップ抵抗素子を用いて構成したウィルキンソン型の等分配器における２つの出力経路のうち、一方の出力経路を他方の出力経路よりも波長λの１／４倍長だけ長く形成したλ／４線路とすることによっても実現することができる。
【００４９】
このような分配及び移相器１８によって分配された位相が変化していない高周波信号ＲＦａは、受信ミキサ１９ａに供給される一方で、位相が９０°だけ変化した高周波信号ＲＦｂは、受信ミキサ１９ｂに供給される。
【００５０】
受信ミキサ１９ａ，１９ｂは、それぞれ、分配及び移相器１８から供給された２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂと、分配器２０から供給された局部発振信号ＬＯとを混合することにより、パルスジェネレータ１３によって生成された元の送信パルス信号ＴＰと同じ周波数からなる受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する。これら受信ミキサ１９ａ，１９ｂによって復調されてダウンコンバートされた受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、それぞれ、ＩＦ回路２１に供給される。
【００５１】
分配器２０は、例えばウィルキンソン型のものを用いることができ、分配器１２によって分配された局部発振信号ＬＯをさらに同位相の２つの信号に分配する。この分配器２０によって分配された２つの局部発振信号ＬＯは、それぞれ、受信ミキサ１９ａ，１９ｂに供給される。
【００５２】
ＩＦ回路２１は、受信ミキサ１９ａ，１９ｂのそれぞれから供給された受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂと、パルスジェネレータ１３から供給された送信パルス信号ＴＰとに基づいて、対象物ＯＢまでの距離を算出する。
【００５３】
このような各部を備えるパルスレーダ装置において、２つの受信ミキサ１９ａ，１９ｂのそれぞれによって復調された受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、当該受信ミキサ１９ａ，１９ｂのそれぞれに供給される局部発振信号ＬＯの位相が同一であることから、分配及び移相器１８によって得られる高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの位相関係が保たれ、互いに位相が９０°異なるものとして得られる。また、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、当該パルスレーダ装置と対象物ＯＢとの間に相対速度があることによって高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの周波数と局部発振信号ＬＯの周波数とが異なる場合であっても、例えば図５に示すように、ドリフト成分が重畳するものの両者の振幅が同時に“０”となる場合は生じないものとなる。
【００５４】
すなわち、パルスレーダ装置においては、２つの受信ミキサ１９ａ，１９ｂのうち、一方の受信ミキサから出力される受信パルス信号の振幅が得られない場合であっても、他方の受信ミキサから出力される受信パルス信号の振幅は得られることになる。したがって、パルスレーダ装置においては、２つの受信ミキサ１９ａ，１９ｂのそれぞれによって得られる受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの論理和をとることにより、対象物ＯＢまでの距離や当該対象物ＯＢとの間における相対速度に依存することなく、常に受信ミキサからの出力を得ることが可能となる。
【００５５】
これを実現するために、ＩＦ回路２１としては、例えば図６に示すように、受信パルス信号ＲＰａの電圧を所定の正負の閾値と比較するための２つのコンパレータ５２ａ，５２ｂと、受信パルス信号ＲＰｂの電圧を所定の正負の閾値と比較するための２つのコンパレータ５２ｃ，５２ｄと、これら４つのコンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄから出力されるパルス信号の論理和をとるＯＲ回路５３と、このＯＲ回路５３から出力されるパルス信号と送信パルス信号ＴＰとを比較し、その遅延時間（位相差）に基づいて対象物ＯＢまでの距離を算出する信号処理回路５５とを有するものとして構成すればよい。
【００５６】
すなわち、ＩＦ回路２１は、受信パルス信号ＲＰａの電圧をコンパレータ５２ａによって所定の正方向の閾値として与えられる電圧と比較し、この閾値以上の電圧を当該コンパレータ５２ａから出力するとともに、受信パルス信号ＲＰａの電圧をコンパレータ５２ｂによって所定の負方向の閾値として与えられる電圧と比較し、この閾値以下の電圧を当該コンパレータ５２ｂから出力する。また、ＩＦ回路２１は、受信パルス信号ＲＰｂについても同様に、当該受信パルス信号ＲＰｂの電圧をコンパレータ５２ｃによって所定の正方向の閾値として与えられる電圧と比較し、この閾値以上の電圧を当該コンパレータ５２ｃから出力するとともに、受信パルス信号ＲＰｂの電圧をコンパレータ５２ｄによって所定の負方向の閾値として与えられる電圧と比較し、この閾値以下の電圧を当該コンパレータ５２ｄから出力する。そして、ＩＦ回路２１は、ＯＲ回路５３によって４つのコンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれから出力されるパルス信号の論理和をとり、このＯＲ回路５３から出力されるパルス信号と送信パルス信号ＴＰとに基づいて、信号処理回路５５によって対象物ＯＢまでの距離を算出することになる。
【００５７】
ここで、パルスレーダ装置においては、分配及び移相器１８によって２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂのうち、一方の高周波信号ＲＦｂのみの位相を変化させることから、当該高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの間に、変化させた位相に応じた遅延時間が生じる可能性がある。そこで、この遅延時間による影響を回避するために、ＩＦ回路２１としては、この遅延時間を補正する補正手段を設けるようにしてもよい。具体的には、ＩＦ回路２１としては、同図に示すように、受信ミキサ１９ｂから出力される位相が変化していない受信パルス信号ＲＰａの経路に、高周波信号ＲＦｂに生じた遅延時間と同一の時間だけ遅延させる遅延回路５１を設けるとともに、パルスジェネレータ１３から出力される送信パルス信号ＴＰの経路にも、少なくとも高周波信号ＲＦｂに生じた遅延時間と同一の時間だけ遅延させる遅延回路５４を設ける。これにより、パルスレーダ装置においては、高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの間に生じる遅延による計測誤差を回避することができ、より高い精度での距離計測を行うことができる。なお、ＩＦ回路２１においては、信号処理回路５５に入力される信号のうち、ＯＲ回路５３から出力されるパルス信号は、パルスジェネレータ１３から出力される送信パルス信号ＴＰに比べ、コンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ及びＯＲ回路５３による処理時間分（例えばナノ秒オーダ）だけ遅延する場合も考えられる。したがって、ＩＦ回路２１においては、この遅延による影響を無視できない場合には、遅延回路５４として、高周波信号ＲＦｂに生じた遅延時間のみならずコンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ及びＯＲ回路５３による遅延時間を加味したものを設けるのが望ましい。
【００５８】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態として示すパルスレーダ装置においては、受信装置に分配及び移相器１８を設け、この分配及び移相器１８によって高周波信号ＲＦを互いに位相が異なる２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂに分配及び移相し、これら高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂを、それぞれ、２つの受信ミキサ１９ａ，１９ｂによってダウンコンバートして２つの受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する。そして、パルスレーダ装置においては、ＩＦ回路２１によって受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの論理和をとることにより、対象物ＯＢまでの距離や当該対象物ＯＢとの間における相対速度に起因して、受信パルス信号の振幅が得られない状況が生じるのを回避することができ、誤判断を行うことなく高精度の距離計測を行うことができる。
【００５９】
つぎに、第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置について説明する。この第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置は、対象物によって反射された電波を受信して得られた高周波信号を分配して移相するのではなく、局部発振信号を分配して移相するものである。したがって、この第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００６０】
第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置は、図７に示すように、上述した局部発振器１１、分配器１２、パルスジェネレータ１３、送信スイッチ１４、送信アンテナ１５、受信アンテナ１６、及び低雑音増幅器１７に加え、分配器１２によって電力が分配された局部発振信号ＬＯを２つの信号に分配するとともに一方の信号を移相する分配及び移相器７１と、低雑音増幅器１７によって増幅された高周波信号ＲＦを２つの信号に分配する分配器７２と、分配及び移相器７１によって電力が分配された２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂのそれぞれと分配器７２によって電力が分配された２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂのそれぞれとを混合する復調手段である２つの受信ミキサ７３ａ，７３ｂと、これら受信ミキサ７３ａ，７３ｂによる混合によって復調された２つの受信復調信号である受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂに対して各種信号処理を施すＩＦ回路７４とを備える。
【００６１】
なお、これら各部のうち、局部発振器１１、分配器１２、パルスジェネレータ１３、送信スイッチ１４、及び送信アンテナ１５は、送信パルス信号ＴＰに対してパルス変調を施して送信パルス変調信号ＴＳを送信する送信装置として構成され、局部発振器１１、分配器１２、受信アンテナ１６、低雑音増幅器１７、分配及び移相器７１、分配器７２、及び受信ミキサ７３ａ，７３ｂは、受信信号ＲＳを受信して受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する受信装置として構成される。すなわち、パルスレーダ装置は、これら送信装置及び受信装置と、受信装置によってダウンコンバートされた信号に対して処理を施すＩＦ回路７４とに大別されて構成される。
【００６２】
分配及び移相器７１は、先に図２、図３又は図４に示したように構成され、分配器１２から供給された局部発振信号ＬＯを２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂに分配する。このとき、分配及び移相器７１は、分配した一方の局部発振信号ＬＯａについては位相を変化させず、他方の局部発振信号ＬＯｂについては位相を９０°だけ変化させる。この分配及び移相器７１によって分配された位相が変化していない局部発振信号ＬＯａは、受信ミキサ７３ａに供給される一方で、位相が９０°だけ変化した局部発振信号ＬＯｂは、受信ミキサ７３ｂに供給される。
【００６３】
分配器７２は、例えばいわゆるウィルキンソン型のものを用いることができ、低雑音増幅器１７によって増幅された高周波信号ＲＦを同位相の２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂに分配する。この分配器７２によって分配された２つの信号のうち、一方の高周波信号ＲＦａは、受信ミキサ７３ａに供給される一方で、他方の高周波信号ＲＦｂは、受信ミキサ７３ｂに供給される。
【００６４】
受信ミキサ７３ａ，７３ｂは、それぞれ、分配及び移相器７１から供給された２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂと、分配器７２から供給された高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂとを混合することにより、パルスジェネレータ１３によって生成された元の送信パルス信号ＴＰと同じ周波数からなる受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する。これら受信ミキサ７３ａ，７３ｂによって復調されてダウンコンバートされた受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、それぞれ、ＩＦ回路７４に供給される。
【００６５】
ＩＦ回路７４は、受信ミキサ７３ａ，７３ｂのそれぞれから供給された受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂと、パルスジェネレータ１３から供給された送信パルス信号ＴＰとに基づいて、対象物ＯＢまでの距離を算出する。具体的には、ＩＦ回路７４は、先に図６に示したように、受信パルス信号ＲＰａの電圧をコンパレータ５２ａ，５２ｂによって所定の閾値と比較するとともに、受信パルス信号ＲＰｂの電圧をコンパレータ５２ｃ，５２ｄによって所定の閾値と比較し、ＯＲ回路５３によってこれらコンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれから出力されるパルス信号の論理和をとり、このＯＲ回路５３から出力されるパルス信号と送信パルス信号ＴＰとに基づいて、信号処理回路５５によって対象物ＯＢまでの距離を算出する。なお、このＩＦ回路７４は、後述するように、上述したＩＦ回路２１とは異なり、先に図６に示した遅延回路５１，５４を設けずに構成されるものである。
【００６６】
このような各部を備えるパルスレーダ装置において、２つの受信ミキサ７３ａ，７３ｂのそれぞれによって復調された受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、当該受信ミキサ７３ａ，７３ｂのそれぞれに供給される高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの位相が同一であることから、分配及び移相器７１によって得られる局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂの位相関係が保たれ、互いに位相が９０°異なるものとして得られる。また、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂは、当該パルスレーダ装置と対象物ＯＢとの間に相対速度があることによって高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの周波数と局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂの周波数とが異なる場合であっても、先に図５に示したように、両者の振幅が同時に“０”となる場合は生じないものとなる。
【００６７】
すなわち、パルスレーダ装置においては、２つの受信ミキサ７３ａ，７３ｂのうち、一方の受信ミキサから出力される受信パルス信号の振幅が得られない場合であっても、他方の受信ミキサから出力される受信パルス信号の振幅は得られることになる。したがって、パルスレーダ装置においては、２つの受信ミキサ７３ａ，７３ｂのそれぞれによって得られる受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの論理和をとることにより、対象物ＯＢまでの距離や当該対象物ＯＢとの間における相対速度に依存することなく、常に受信ミキサからの出力を得ることが可能となる。
【００６８】
ここで、パルスレーダ装置においては、第１の実施の形態として示したパルスレーダ装置のように、高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂのうち一方の信号のみの位相を変化させるのではなく、分配及び移相器７１によって２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂのうち、一方の局部発振ＬＯｂのみの位相を変化させることから、２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂの間に遅延時間が生じることはない。したがって、ＩＦ回路７４としては、上述したＩＦ回路２１のように、遅延時間を補正する補正手段、具体的には、遅延回路５１，５４を設ける必要がなく、回路規模の大幅な削減を図ることができる。
【００６９】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置においては、受信装置に分配及び移相器７１を設け、この分配及び移相器７１によって局部発振信号ＬＯを互いに位相が異なる２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂに分配及び移相し、これら局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂに基づいて、２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂを、それぞれ、２つの受信ミキサ７３ａ，７３ｂによってダウンコンバートして２つの受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂを復調する。そして、パルスデータ装置においては、ＩＦ回路７４によって受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの論理和をとることにより、対象物ＯＢまでの距離や当該対象物ＯＢとの間における相対速度に起因して、受信パルス信号の振幅が得られない状況が生じるのを回避することができ、誤判断を行うことなく高精度の距離計測を行うことができる。
【００７０】
これら第１の実施の形態及び第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置は、特に、対象物ＯＢまでの距離の変動が激しく、また、当該対象物ＯＢとの間における相対速度も生じやすい用途に極めて有効であり、例えば、自車両から他車両その他任意の障害物までの距離を計測するために、車両に搭載して極めて好適である。
【００７１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した第１の実施の形態では、分配及び移相器１８によって高周波信号ＲＦを９０°だけ位相が異なる２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂに分配及び移相するものとして説明したが、本発明は、９０°の位相差に限定されるものではなく、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの振幅が同時に“０”となる場合が生じずに、互いに補完し合うような位相差であれば適用することができる。具体的には、本発明は、０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい範囲であれば、いかなる位相差であっても適用することができる。
【００７２】
特に、本発明は、６０°以上且つ１２０°以下の範囲の位相差とするのが望ましい。これは、位相差をかかる範囲に設定した場合には、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの最大振幅の５０％以上の値を取り得ることから、一方の受信パルス信号の振幅が下がった場合であっても、他方の受信パルス信号によって確実に対象物ＯＢを検知することができる。
【００７３】
さらに、本発明は、位相差を９０°に設定するのが最適である。この場合には、例えば図８に示すように、受信パルス信号の最小振幅として、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂの最大振幅の７５％程度までの値を取り得ることができ、極めて高精度の距離計測を実現することができる。
【００７４】
同様に、上述した第２の実施の形態では、分配及び移相器７１によって局部発振信号ＬＯを９０°だけ位相が異なる２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂに分配及び移相するものとして説明したが、本発明は、０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい範囲であれば、いかなる位相差であっても適用することができ、特に６０°以上且つ１２０°以下の範囲の位相差とするのが望ましく、また、９０°の位相差が最適である。
【００７５】
なお、本発明において、これら位相差を可変設定可能とする場合には、必要とする最大計測距離及び／又は使用する送信電力等に応じて、位相差を設定することにより、状況に応じた最適な距離計測を行うことが可能となる。
【００７６】
また、上述した第１の実施の形態では、分配及び移相器１８によって高周波信号ＲＦを互いに位相が異なる２つの高周波信号ＲＦａ，ＲＦｂに分配するものとして説明したが、本発明は、例えば乱反射やマルチパスに対する耐性を向上させるために、互いに位相が異なる３つ以上の高周波信号に分配するようにしてもよい。すなわち、本発明は、互いに位相が異なる少なくとも２つ以上の高周波信号に分配及び移相し、これら高周波信号を、それぞれ、少なくとも２つ以上の受信ミキサによってダウンコンバートして少なくとも２つ以上の受信パルス信号を復調するものであれば適用することができる。
【００７７】
同様に、上述した第２の実施の形態では、分配及び移相器７１によって局部発振信号ＬＯを互いに位相が異なる２つの局部発振信号ＬＯａ，ＬＯｂに分配するものとして説明したが、本発明は、互いに位相が異なる３つ以上の局部発振信号に分配するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、上述した実施の形態では、受信パルス信号ＲＰａ，ＲＰｂと正負の閾値との比較を行うために、４つのコンパレータ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを用いて説明したが、本発明は、ドリフト成分によって正負にわたって変動する受信パルス信号に対する閾値処理を行うことができるものであれば、いかなる構成を適用することができ、例えばダイオードブリッジを用いてＩＦ回路を構成するようにしてもよい。
【００７９】
さらにまた、上述した実施の形態では、パルス変調を施した信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測するパルスレーダ装置を例にして説明したが、本発明は、パルス変調を施さない信号を送受信することによって所定の対象物までの距離を計測する一般的なレーダ装置や受信装置にも適用可能であることは勿論である。
【００８０】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すパルスレーダ装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】同パルスレーダ装置が備える分配及び移相器の具体例を説明する回路図である。
【図３】同パルスレーダ装置が備える分配及び移相器の他の具体例を説明する回路図である。
【図４】同パルスレーダ装置が備える分配及び移相器のさらに他の具体例を説明する回路図である。
【図５】同パルスレーダ装置が備える受信ミキサから出力される受信パルス信号の波形例を説明する図である。
【図６】同パルスレーダ装置が備えるＩＦ回路の具体的構成を説明するブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態として示すパルスレーダ装置の構成を説明するブロック図である。
【図８】同パルスレーダ装置が備える分配及び移相器から出力される高周波信号の波形例を説明する図であって、位相差が９０°である場合の波形例を説明する図である。
【図９】従来のパルスレーダ装置の構成を説明する図である。
【図１０】受信パルス信号と送信パルス信号との波形例を説明する図である。
【図１１（ａ）】局部発振信号と、ドップラ効果の影響によって局部発振信号の周波数と異なる周波数を有する高周波信号の波形例を説明する図である。
【図１１（ｂ）】図１１(ａ)に示す局部発振信号と高周波信号とに基づいて復調された受信パルス信号の波形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００８２】
１１  局部発振器
１２，２０，７２  分配器
１３  パルスジェネレータ
１４  送信スイッチ
１５  送信アンテナ
１６  受信アンテナ
１７  低雑音増幅器
１８，７１  分配及び移相器
１９ａ，１９ｂ，７３ａ，７３ｂ  受信ミキサ
２１，７４  ＩＦ回路
５１，５４  遅延回路
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ  コンパレータ
５３  ＯＲ回路
５５  信号処理回路
【図１】
2005121630.tif 000003
【図２】
2005121630.tif 000004
【図３】
2005121630.tif 000005
【図４】
2005121630.tif 000006
【図５】
2005121630.tif 000007
【図６】
2005121630.tif 000008
【図７】
2005121630.tif 000009
【図８】
2005121630.tif 000010
【図９】
2005121630.tif 000011
【図１０】
2005121630.tif 000012
【図１１（ａ）】
2005121630.tif 000013
【図１１（ｂ）】
2005121630.tif 000014